地磅数字式称重传感器设计与应用

介绍了一种数字式称重传感器的设计以及在称重/测力领域中的应用。它集运算放大、A/D转换、CPU J/0为一体,输出为标准的数字量信号，外形尺寸与模拟式称重传感器相同，具有密封性好、抗干扰能力强，精度高，功能多，实现了传感器信号的远距离传输，可直接与计算机通讯。经实验’该数字式称重传感器在量程范围内均达到0.01%的准确度。
引言
用数字式传感器取代传统模拟式传感器以适应直接与计算机通讯是今后传感器的发展趋势。众所周知，计算机已经在各个领域得到了广泛的应用，但它只能识别数字信号。因此，研究数字式传感器具有以下重要意义：
①因为数字式传感器输出的是标准数字信号，所以可以直接与计算机通讯。
②具有传输距离远、抗干扰能力强、无信号损失等特点。
③保证了传输过程中的可靠性和稳定性，解决了计算机对外界信息处理数字化的客观要求。
改革开放以来，特别是我国WT0的加入，越来越多的外资企业到中国落户。在衡器行业，美国、德国、日本等国早已在中国的上海、深圳、常州等地办起了独资或合资企业。不过，到目前为止，他们生产的主要还是模拟式的传感器。因此，传输距离和抗干扰能力都受到了限制。国内的几家大型衡器制造厂’ 虽然也在研究这方面的问题，但仍没有完全解决多只传感器信号输人和高速传输之间的矛盾。不过,以后的发展趋势已经非常清楚，就是“传感器+计算机” o因此，研究数字式传感器也就成了当前非常迫切的任务。
1.研究开发内容和技术关键本课题研究的内容是：
数字信号的输出形式以及直接与计算机进行通讯。
输出的数字信号应达到的精度和速度。
对输入信号的处理、运算、非线性修正、量程变换等。
实现传感器输出信号的高速和远距离传输。设计的技术关键问题是:微型化、非线性修正、远距离传输
数字式称重传感器内部集成了微处理机、转换器、运算放大器以及可编程逻辑电路、稳压电路等,结构较为庞大和复杂，因此，要解决的关键问题是如何用最少、最小的电子元件来实现这个系统的所有功能。数字式称重传感器的另一个重要任务是解决信号输入的非线性误差，软件通过建立相应的数学模型、插值法等来修正其非线性误差,用软件来实现的关键问题是如何建立相应正确的数学模型。要实现远距离传输,必须处理好距离、干扰和速度之间的矛盾。
2.研究方案、技术路线
研究方案的原理框图如下：

技术路线
根据衡器行业的实际情况，本课题采用了集高速运算放大器、24位S-A M)转换于一体的超小型集成电路CS5M2，每秒可转换500次以上，从而保证了信号输人的高速转换。采用PHILIPS单片微处理器,具有速度快，容量大,成本低、体积小的特点，便于以后软件的扩充。
3-主要设计指标输出信号:标准asc n码波特率：1200—19200可调非线性：0.01%
不重复度:0.005%
4.试验结果
为了检验数字式称重传感器的准确度，参照 G&T7724-1999的检测方法，用标准测力机进行试验，结果见表1。